在眾多的傳熱元件中，熱管是人們所知最有效的傳熱元件之一。它充分利用了熱傳導(dǎo)原理與相變介質(zhì)的快速熱傳遞性質(zhì)，通過熱管將發(fā)熱物體的熱量迅速傳遞到熱源外，并具有均溫的作用，其導(dǎo)熱能力超過任何已知金屬。目前，隨著熱管技術(shù)的快速發(fā)展，熱管已用于工業(yè)生產(chǎn)中的各個(gè)領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)熱管，作為一種新型熱管，也在工業(yè)應(yīng)用中嶄露頭角。隨著研究的深入，研究對(duì)象慢慢擴(kuò)大到中、低速旋轉(zhuǎn)熱管。在這種情況下，工質(zhì)的回流是離心力和重力共同作用的結(jié)果，在轉(zhuǎn)速較低的情況下，重力作用甚至還占主導(dǎo)地位。

現(xiàn)有的攪拌式反應(yīng)釜，通常采用水冷夾套或者盤管來移除反應(yīng)釜中的熱量，對(duì)于大型反應(yīng)釜存在著反應(yīng)物料徑向均溫性較差的問題。對(duì)于生物反應(yīng)釜，均溫性對(duì)反應(yīng)效率顯得尤為重要，同時(shí)內(nèi)置換熱元件也降低了反應(yīng)釜的填裝空間。

熱管作為反應(yīng)釜的攪拌部件的相關(guān)研究已經(jīng)展開。但是，單純使用熱管作為攪拌軸，蒸發(fā)段換熱面積小，帶走的熱量少，適用的場(chǎng)合極為有限。張紅提出在主軸旁設(shè)置管狀攪拌槳葉的結(jié)構(gòu)，用于將旋轉(zhuǎn)熱管和攪拌器結(jié)合。綜合現(xiàn)有的熱管攪拌反應(yīng)釜的研究，發(fā)現(xiàn)目前研究通常在冷卻段采用風(fēng)冷進(jìn)行冷卻，冷卻效果差，不能充分發(fā)揮熱管的熱攜帶能力，同時(shí)熱管和攪拌槳的結(jié)合能力較差，通常只是將熱管作為旋轉(zhuǎn)軸而不是攪拌槳。

本研究考慮到上面的因素后，開發(fā)了一種枝狀旋轉(zhuǎn)熱管攪拌反應(yīng)釜，熱管蒸發(fā)段的分叉充分利用旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使流動(dòng)具有確定性。在熱管轉(zhuǎn)速較低時(shí)，工質(zhì)受重力作用回流; 蒸發(fā)段的工質(zhì)在重力和離心力的共同作用下回流。由于蒸發(fā)段的分叉能有效的利用離心力，可以提高旋轉(zhuǎn)熱管的臨界轉(zhuǎn)速，避免出現(xiàn)冷凝液粘滯，回流不暢的問題。冷卻段采用水冷夾套結(jié)構(gòu)，提高了熱管傳輸功率，同時(shí)可以通過對(duì)冷卻水流量的調(diào)節(jié)，控制反應(yīng)釜的輸出功率，及時(shí)將反應(yīng)熱移出，從而使反應(yīng)溫度恒定在最佳反應(yīng)溫度。為今后的旋轉(zhuǎn)熱管反應(yīng)釜的大型化應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。